še malo relativnosti

[uros]

Pipo je napisal:

Ja ptič bi resnično nadaljeval s hitrostjo 300km/h, vendar šele po nekem času, ko bi pospešil do te hitrosti. Potrebno je upoštevati kinetično energijo in gibalno količno. Ko ptič miruje v vetru ima namreč gibalno in kinetično energijo glede na zemljo enako 0. To pa pomeni, da mora glede na mirujočega opazovalca pridobiti vso energijo, ki je mV^2/2.

Ptič bi v resnici pospeševal, vendar to zaradi tega, ker se veter ne bi trenutno ustavil, se pravi, ne bi v trenutku zmanjšal svoje hitrosti na 0, ampak bi se nekaj časa ustavljal. In med tem časom, ko bi veter bremzal, bi ptič pospeševal. Pospeševal bi pa tako dolgo, dokler bi veter bremzal, se pravi da bi pospeševal do hitrosti 300km/h glede na tla.

Če smo malo utopični in rečemo, da bi se veter v trenutku ustavil, bi ptič letel naprej s 300km/h brez predhodnega pospeševanja.

Če pa gledamo, da bi ptič priletel v vagon, se tam zrak ne bi rabil nič ustavljati, saj je zrak v vagonu že tako na začetku miroval, oziroma se peljal zraven z vagonom. In če bi takoj po vstopu ptiča v vagon zaprli okno(kar je seveda nemogoče), bi ptič letel skozi vagon v steno s 300km/h in mu do te hitrosti ne bi bilo treba pospeševati.

[Pipo]

Uroš ti to samo dokaži z zakonoma o ohranitvi energije in gibalne količine pa ti verjamem.

[uros]

Da velja zakon o ohranitvi gibalne količine, oziroma energije, ne sme na opazovani sistem delovati nobena sila iz okolice (zunanja sila).

Za sistem si izberemo ptico, in pa "curek zraka", ki jo "drži" na mestu, da se glede na tla ne premakne:

Ohranitev gibalne količine:
Curek zraka se giblje s hitrostjo 300km/h glede na tla proti ptici, ptica pa glede na tla miruje. Vseeno maha s krili, da je ne odnese nazaj. Če izbiramo hitrosti glede na tla, ima zrak gibalno količino G, ptica pa gibalno količino G_2=0. Če se veter v trenutku ustavi, v trenutku izgubi vso gibalno količino, in ima novo gibalno količino enako 0. Medtem ptica prav tako v trenutku pridobi na gibalni količini, njena nova gibalna količina je tolikšna kot je bila pred tem gibalna količina vetra. Če ptica ne bi nemudoma pridobila na gibalni količini, bi kršila zakon o njeni ohranitvi (!!).
Ker pa je zgoraj opisana situacija utopična, si lahko raje predstavljaš, da medtem, ko se veter ustavlja, izgublja na gibalni količini, ptica pa pridobiva. To se dogaja tako dolgo, dokler veter ne doseže gibalne količine enake 0 (se ustavi). V tem času ptica pridobi toliko gibalne količine, kot jo je v začetku imel veter. Se pravi je enako kot v prejšnjem primeru, le bremzanje je upoštevano; hitrost vetra pojemlje, hitrost ptice narašča.

Ohranitev energije:
V začetku se curek zraka spet giblje s hitrostjo 300km/h glede na tla, ter ima kinetično energijo Wk. K energiji sistema še štejemo toploto Q, ki se sprošča za segrevanje ptiča in zraka. Če se veter v trenutku ustavi, v trenutku tudi izgubi vso kinetično energijo. Da ne bi bil kršen zakon o ohranitvi energije, mora ptica nujno v trenutku pridobiti vso kinetično energijo vetra Wk, saj je toplota, ki se sprošča za segrevanje ptiča in zraka v obeh primerih enaka Q.
Tako je energija "prej" in "po" enaka Wk + Q.
Ker pa je zgoraj opisana situacija utopična, si lahko raje predstavljaš, da medtem, ko se veter ustavlja, izgublja na kinetični energiji, ptica pa pridobiva. To se dogaja tako dolgo, dokler veter ne doseže kinetične energije 0 (se ustavi). V tem času ptica pridobi toliko kinetične energije, kot jo je v začetku imel veter. Se pravi je enako kot v prejšnjem primeru, le bremzanje je upoštevano; hitrost vetra pojemlje, hitrost ptice narašča.

[Pipo]

Uros:

Za lažji izračun bom predevideval: hitrost zraka=10m/s, hitrost ptiča je 10m/s. Za let 10m/s ptič potrebuje silo 20N, težak pa je 1kg.

Curek zraka ima gibalno količino G. Če je curek zraka dimenzij 10x10x10m,(ptič letel v tem curku 1s) je njegova masa 129kg (specifična masa zraka1,29 kg/m3) in njegova gibalna količina G=m*V=1290kgm/s. Ta curek se sedaj ustavi in vso njegovo gibalno količino prevzame ptič. Da se gibalna količina ohrani, mora ptič nadaljevati s hitrostjo V=G/m=645m/s, kar ni 10m/s. Vidimo pa še, da je hitrost ptiča odvisna tudi od tega, koliko časa je letel v curku (dimenzije curka morajo biti večje, če želi ptič v njem leteti dalj časa), da prevzame vso gibalno količino.
Pravilna razlaga bi bila: Da se curek zraka ustavi mu moramo postaviti neko oviro, ki prevzame celotno gibalno količino curka zraka. Ptič pa že prej ni imel nobene gibalne količine zato začne s svojim letom s hitrostjo 0 in začetnim pospeškom a=F/m=20m/s2, ki se zaradi upora zrak vse bolj manjša.

Ker pa imam težave, kako uresničiti ta curek zraka in njegovo zaustavljanje bi predlagal še enkrat začeten primer z nekoliko drugačnimi številkami za lažji izračun.

Vlak se giblje s hitrostjo Vx1=100m/s. Tudi ptič se giblje s hitrostjo Vx2=100m/s v smeri gibanja vlaka, poleg tega pa se še giblje s hitrostjo Vy=10m/s proti vlaku (pravokotno na smer gibanja vlaka), tako da lahko upoštevamo neodvisnot gibanj. V vlaku je zrak, ki se ravno tako giba z vlakom pri vratih pa je recimo 0,5m nedefiniranega prostora, kjer se vrtinčita zunanji in notranji zrak.

Ptič se bliža vlaku in to "nedefinirano" področje prečka v t=s/Vy=0,05s. Če bi bilo po tvojem bi moral ptič vsaj v času 0,05s pospešit do hitrosti 200m/s (glede na zunanjega opazovalca), za kar bi potreboval pospešek a=Vx2/t=2000m/s^2, kar je 200G in za kaj takega, bi moral ptič nositi hlačke, drugače bi mu srček odneslo skozi rit.
Pa še gibalna količina in energija:
Če ima vlak z zrakom vred maso 1000kg je njegova gibalna količina G1=1000kg*100ms=100000kgm/s. Gibalana količina ptiča pred vstopom pa je G2=100kgm/s.
Ob vstopu v vlak ima ptič hitrost glede na zunanjega opazovalca 100m/s, kar da isti rezultat kot prej, če pa bi nadaljeval z 200m/s, bi se rezultata razlikovala in zakona o ohranitvi nebi bilo. Seveda bi ptič po nekem času zaradi frfotanja s krili ponovno pridobil hitrost 100m/s v vlaku (200m/s glede na zunanjega opazovalca), vendar pri tem ni nobene razlike med tem, če bi ptič na vlaku čepel in nato začel z letom ali pa če bi po zgoraj opisanem primeru priletel v vlak.

Enako se da izračunati še za energijo.

[haja]

ptica sploh ne more letet 300km/h

[Gost]

Res je, večinoma ptice letijo med 30 in 50 km/h. Kadar lovijo ali bežijo, so te hitrosti lahko večje. Menda so pri indijskem hudourniku (ne me vprašat, kakšen je) izmerili nad 160 km/h. Sivi sokol (ser) pa menda pri strmoglavljanju preseže celo 320 km/h.

[Satch]

Sivi sokol (ser) pa menda pri strmoglavljanju preseže celo 320 km/h.

Kdo je dal pa na forum vprašanje kako hitro leti sivi sokol. Tu teče pogovor o fiziki ne o biologiji.

[genion]

Slučajno sem dvakrat pritisnil pošlji!

[genion]

Zanimivo je, da pri naslovu o relativnosti, govorimo o hitrostih, pri katerih se ta še ne opazi. Ptič bi se moral premikati z vsaj okoli 80% svetlobne hitrosti, če bi želeli opazovati anomalije.
Če se ptič in vlak gibljeta z isto hitrostjo 300km/h, pa če npr. vlak ne dela ovinkov, v katero smer potem leti ptič? Če leti v isto smer kot se giblje vlak, ne bo nikoli ujel okna, razen če je že ob njem. Če leti v nasprotni smeri, niti ne zadene okna, če pa ga že zadene, nastane zmazek na zadnji steni vagona. Če pa leti ptič pravokotno na vlak, se razleti ob zaprtem oknu na levi ali desni od kolega, ki ves ta cirkus spremlja.
Edino logično bi se bilo vprašati, če bi ptič letel vsaj delno vzporedno z vlakom in še to v isti smeri. V tem primeru preživi ptič, pa še zgroženih obrazov ob pogledu na rdeč madež ne bo.
Torej ptič prileti z majhno hitrostjo v primerjavi z vlakom in lepo pristane na enemu od prostih sedežev, se zapelje do Maribora in prelisiči slovenske železnice, ker mu ni treba plačati.

Če pa spekuliramo in predvidimo, da se vlak giblje enakomerno in premočrtno in da ptič leti vsaj delno vzporedno z vlakom. Predvidimo še, da vlak potuje z hitrostjo naših slovenskih cugov npr. 90km/h in da je ptič tisti, ki podira vse rekorde in izmeri sam pri sebi, da jo piči z rečmo 280000km/s. Zdaj pa vsak zase, naš kolega na cugu in ta superptič merita čas do prileta ptiča skozi okno. Vsak od njiju dobi drugačen rezultat. Kako drugačen trenutno ne vem, ker sem brskal po moji zalogi revije Življenja in tehnike, kjer je opisan podoben primer, a je do zdaj še nisem našel. Ko jo bom, bom morda zmožen izračunati tudi različna časa, ki sta ga obe štoparici pokazali (v članku so pripisane enačbe).

No odgovor na vprašanje kaj se zgodi z ptico je, da je bil to njen poslednji let. Ptica je pri takšni hitrosti nabrala tudi še nekaj dodatnih kilogramov in verjetno že začela nekoliko ukrivljati prostor zaradi svoje mase - tudi potnikom na vlaku se nebi dobro pisalo.

[Roman]

Kdo je dal pa na forum vprašanje kako hitro leti sivi sokol. Tu teče pogovor o fiziki ne o biologiji.

Hitrost letenja je tipična fizikalna količina. Sicer pa, če ukineš fizikalne pojave, ukineš s tem tudi biološke.

[Pipo]

Pa prav "genion":

Zanimivo je, da pri naslovu o relativnosti, govorimo o hitrostih, pri katerih se ta še ne opazi

Relativno pomeni, da dva opazovalca vidita isti pojav drugače. Če leti ptič vštric z vlakom, za opazovalca na vlaku miruje, za nekoga drugega pa leti z neko hitrostjo. Ta stvar je zato relativna.
Nima pa veliko veze z Einsteinovo teorijo, razen tistih par tisočink ali še manj odstopanja od Newtona.

[Gost]

To je podobna zgodba kot ona pri Knight Rider-ju, ko se
Michael pripelje z avtom na kamion.

Zdaj pa si predstavljajte, da se kamion pelje recimo 80 km/h,
Kitt pa se pripelje s 120 km/h na tisto nakladalno rampo...

Pa niti gume mu niso zacvilile....